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WO2012152592A1 - System zur auswertung von identifikationsmarken, identifikationsmarken und deren verwendung - Google Patents

System zur auswertung von identifikationsmarken, identifikationsmarken und deren verwendung Download PDF

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Publication number
WO2012152592A1
WO2012152592A1 PCT/EP2012/057630 EP2012057630W WO2012152592A1 WO 2012152592 A1 WO2012152592 A1 WO 2012152592A1 EP 2012057630 W EP2012057630 W EP 2012057630W WO 2012152592 A1 WO2012152592 A1 WO 2012152592A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
recording device
data processing
information
optical recording
identification mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/057630
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Hieronimi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HIERONIMI BENEDIKT
HIERONIMI VINCENT
Original Assignee
HIERONIMI BENEDIKT
HIERONIMI VINCENT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HIERONIMI BENEDIKT, HIERONIMI VINCENT filed Critical HIERONIMI BENEDIKT
Priority to JP2014508749A priority Critical patent/JP5634642B2/ja
Priority to EP12723123.1A priority patent/EP2659287B1/de
Priority to US14/116,325 priority patent/US8985438B2/en
Priority to CN201280031500.0A priority patent/CN103649775B/zh
Publication of WO2012152592A1 publication Critical patent/WO2012152592A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/14—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation using light without selection of wavelength, e.g. sensing reflected white light
    • G06K7/1404—Methods for optical code recognition
    • G06K7/146—Methods for optical code recognition the method including quality enhancement steps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves

Definitions

  • the present invention relates to the technology of detection and evaluation of identification marks.
  • the present invention relates to a system for detecting the position and / or position and the identity of identification marks, corresponding identification marks and uses of the system and the identification marks.
  • Identification marks are known in the art, inter alia, in the form of optical markers or tags. Such markers or tags are already used in numerous ways, both in production, for example for tracking parts and / or the machine control.
  • optical tags for example in the form of barcode tags, are used to identify goods to which they are attached. This is usually done by reading the tag whereby the read information allows a one-to-one relation of the tag with the product or vice versa due to an association previously stored in an external system.
  • a system for detecting the identifier and position and / or location of at least one identification mark having the features of claim 1.
  • Preferred uses of the system according to the invention are subject matter of claim 19.
  • Identification marks according to the invention are the subject of claim 21.
  • Preferred embodiments are the subject of the respective dependent claims.
  • the system also has at least one second optical recording device, which is set up such that a planar projection of at least part of the measuring volume of the first optical recording device can be scanned spatially resolved by means of this second optical recording device, the at least one data processing device being scanned with the second optical recording device Recording device is at least indirectly connected and receives from this spatially resolved information transmitted via the scanned projection.
  • the at least one data processing device is provided with transformation information enabling the definition of a region of interest (ROI) in the spatially resolved information about the scanned projection, and the ROI are examined for the presence and type of identification information in order to derive therefrom the identifier of the detected identification mark.
  • ROI region of interest
  • the spatially resolved information about the scanned projection is digital image information.
  • this information we prefer at least one area defined, ie an ROI, which then further by means of suitable digital image processing operations, such as filtering, contrast enhancement, difference, sum and / or quotient formation, color space shifts, color analysis, pattern recognition, and the like on and / or is processed. From this processing, it then results whether there are identification information within the ROI and, if this is the case, which identifier is involved.
  • Spatially scanned optical recording devices are typically designed to detect the spatial position of identification marks, which often include retroreflective elements, with high accuracy, due to their field of application.
  • further features of identification marks for example the shape or color of identification features, of the identification marks can often only be detected very poorly, that is to say with high uncertainty, or at all.
  • the system according to the invention provides a remedy insofar as an optical system optimized for the purpose of detecting the identification features of the identification marks is provided by the second optical recording device, wherein according to the invention the information determined by the first optical recording device, ie data on positions and / or positions of identification marks , is used for improving the recognition accuracy and recognition reliability of the second optical recording device, which determines the identifier of the identification marks.
  • the at least one first optical recording device is a stereoscopic camera operating in the infrared spectral region and the at least one second optical recording device is a visible or spectral CCD or CMOS camera which preferably has a particularly high resolution.
  • this is achieved by the position and / or position information obtained by the first recording device, by applying a transformation on the basis of the transformation information, to a position determination at which position or location within the spatially resolved information about the scanned planar and positional information. Projection which is recorded by the second optical recording device, the identification information of this identification mark are present. In the area of this location, a region of interest (ROI) is then defined and the ROI is analyzed for the presence and the type of identification information in order to determine the identifier of the detected identification mark.
  • ROI region of interest
  • a data structure which at least partially contains a virtual representation of the space spanned by the measurement volume of the first optical recording device is provided in a first memory device connected to the at least one data processing device the virtual representation comprises information about the desired position and / or position of at least one identification mark and at least one associated identifier, and the at least one data processing device makes a comparison between the actual position and / or position of an identification mark and the desired position and / or location of an identification mark within the virtual representation before and a comparison of the determined identifier of the detected identification mark and the stored within the data structure identifier of the corresponding identification mark.
  • a signal representing "match" or "no match” is then output by the data processing device, which represents the respective comparison result.
  • Such an inventive system has the advantage that it can not only determine the spatial position and / or location of an identification mark, preferably with respect to the first optical recording device, but also offers the possibility in particular in a virtual representation of the measurement volume of the first optical position device spanned space to determine the position and / or position of at least one identification mark absolutely (actual position or position) and with respect to a stored with the virtual representation position and / or position (desired position) of the corresponding identification mark.
  • the desired position and / or position within the virtual representation was preferably determined either by one or more definitions of such positions and / or positions and identifiers made directly in the virtual representation, or by measuring at least one default object, which corresponding identification marks at predetermined locations and / or in predetermined patterns, and the recording of the thus determined positions and / or positions and identifiers of the identification marks and their registration as desired positions and / or locations in the virtual representation.
  • the virtual representation thus preferably represents a virtual representation of at least a portion of the volume measured by the first optical recording device into which all detected position, position and / or identification information are transferred and in which further processing of the acquired data can be carried out in a simple manner ,
  • the transformation information is particularly preferably set up in such a way that, due to the application of the transformation information, the information about the spatial position and / or position of an identification mark, such as that of the first optical record.
  • a localization of the same identification mark is carried out in the plan projection, on the basis of this localization, the definition of the ROI in the spatially resolved information about the scanned projection takes place.
  • transformation information at least part of the measurement volume is mapped to the plan projection of the same, but preferably in the domain of the second optical recording device, that is to say quasi from the perspective of the latter.
  • Suitable transformation information for example, in the form of a matrix, optionally a complex-valued matrix with possibly a symbolic transformation of the determined position and / or position information could be done, or an optionally multi-dimensional numeric number field, which then for a numerical transformation - if necessary, including Inter - or extrapolations - can be used.
  • the ROI for the processing by the at least one data processing device by the user performing the creation, calibration or verification of the transformation information can be determined manually or semi-automatically.
  • a stationary identification mark can also be used for this purpose, wherein in the virtual representation the position and / or position and the identifier of this identification mark are already defined and possibly marked as invariable in the production or installation of the system.
  • the at least one data processing device is mobile, and in particular a portable data processing device, preferably a portable computer (laptop), a tablet computer, a smart device or the like.
  • a portable data processing device preferably a portable computer (laptop), a tablet computer, a smart device or the like.
  • the first data processing device consists of a plurality of cooperating data processing devices, wherein data communication between the plurality of data processing devices preferably takes place by means of optical, radio or electrical data connections.
  • a stationary data processing device with a mobile data processing device may be advantageous, especially if large amounts of data have to be processed or stored in the course of the data processing and therefore a loss of performance due to the limited capacities of a portable data processing device with regard to computing power and / or storage capacity processing.
  • the mobile data processing device could at least partially be a type of input / output unit for the stationary data processing device.
  • the at least one data processing device or a data processing device connected to it has a display device, by means of which a graphical representation of the actual position and / or position of the at least one identification mark, the desired position and / or Location of the at least one identification mark and / or the virtual representation is output.
  • the display device is clearly visible to a user, such. B. on a wall of a room, and / or the display is performed by a display device of the mobile data processing device.
  • a display device of the mobile data processing device it can also be provided to produce the display by a video or laser projection in which, for example, the desired and actual positions and / or positions of the identification marks are displayed by spot illumination of an object or a person.
  • a user-portable display device may be provided, which is mounted, for example, in the form of a pair of glasses and performs an image projection of the display onto the retina of the user.
  • the graphic output of the actual and / or desired position and / or position as well as possibly the virtual representation makes it possible in a simple manner, for example for a present user of the system, to recognize to what extent and to what extent a repositioning and / or relocation of identification marks so that the data processing device outputs a "match" as a result of the comparison between the actual position and / or position and the desired position and / or position of this high-frequency transceiver.
  • a displacement vector is formed within the virtual representation between the actual position and / or position and the desired position and / or position of the at least one identification mark and, preferably, displayed together with the virtual representation by the display device.
  • the optionally continuously determined displacement vector also serves as the basis for the control of at least one actuating element in order to bring the at least one identification mark automatically and without manual intervention by the user into its desired position and / or position. If appropriate, this can be done taking into account the required positioning accuracy of individual identification marks, in particular when using a plurality of identification marks in cases with a plurality of degrees of freedom. In this way, it is possible by the system according to the invention not only to obtain a control function for a repositioning and / or storage of at least one identification mark but also an automatic device or correction of the positioning and / or storage of at least one identification mark.
  • a graphical output of the comparison result on the display device for example in the form that the comparison result is at least partially in the form of a color-coded image output, such as. Green field or red field, by outputting text result messages, e.g. B. "OK” or "FAIL” when the data processing device outputs as a comparison result, a "match” or “no match” representing signal. It is thus particularly preferable to be able to obtain easily and quickly visually ascertainable information about the correspondence between the desired position and the actual positions and / or positions of individual or all identification marks.
  • ken be integrated into the graphical display, for example, by the target and actual positions and / or positions of the identification marks are displayed as points within the graphically represented virtual representation, the points are marked in green at a "match” and at "no match "red. This shows the user visually detectable quickly and reliably when the actual position and / or position of the at least one identification mark deviates from its desired position and / or position.
  • a voice output can also take place and preferably a release or blocking of at least one shift lock, preferably at least one software shift lock, by which further processes are triggered and / or controlled.
  • a system according to the invention can be set up such that only after a correspondence of the desired positions with the actual positions and / or positions of certain predefined or all identification marks a relay is actuated which switches on the power supply for further systems or devices. In this way, it can be ensured in a large number of applications that no further processes are carried out without correct positioning and / or repositioning of some or all of the identification marks, which could possibly have damage-causing and / or dangerous consequences due to incorrect positioning. Such applications will be exemplified below in the detailed description.
  • the virtual representation comprises information about the required accuracy of the position and / or positional match of the at least one identification mark, wherein in particular information about the required accuracy of the position and / or positional match between desired and actual position and / or or -Lage an identification mark in conjunction with the desired position and / or location of the at least one identification mark with each predetermined identifier, preferably within the virtual representation is specified.
  • the information about the required accuracy of the position and / or positional match between the desired and actual position and / or position of an identification mark can also be stored independently of the virtual representation, wherein a clear reference to the respective, preferably unique identifiers of the identification marks Assignment of the "fit accuracy" of the position and / or positional agreement can be made to the respective identification marks of the virtual representation.
  • the data processing device preferably outputs a signal representing a "match” or “no match” for further processing as the result of the comparison of the set position with the actual position and / or position of the at least one identification mark, if the actual position and / or Position of the at least one identification mark within the specified required accuracy with the desired position and / or position in the virtual representation matches.
  • the signals thus "match” or “no match” are then further processed in the embodiments of the invention as described above but also described below, in particular, a graphical output of such matches, a release of switching inhibitors and the like, if a "match" within the system's "registration accuracy” determined for one or more identification marks is determined.
  • the at least one data processing device and / or a further data processing device connected to it has at least one external and / or internal image recording device.
  • the external or internal image recording device is preferably likewise a CCD or CMOS camera and preferably a video camera or a high-resolution video camera.
  • the external and / or internal image recording device is the second optical recording device, in which case the transformation information depends on the position and / or orientation of the image recording device.
  • the transformation information is preferably subjected to a further transformation, which depends on the position and / or position or orientation of the image recording device, in order in each case to respond to the specific position.
  • the image recording device correctly adapted transformation information to the determined by the first optical recording device position and / or position information by which the definition of a region of interest (ROI) in the spatially resolved information about the scanned projection is correctly enabled, as appropriate from which orientation and at which distance the image recording device "sees” the measuring volume of the first optical recording device - and thus also how the plane-parallel projection in the scanning plane of the image recording device or the second optical recording device is configured.
  • ROI region of interest
  • a position and / or position determination and / or change can be determined by a mobile data processing device itself, which in one embodiment is measured by sensors provided in the mobile data processing device.
  • a position and / or position determination and / or change can be determined by an external measurement of the position and / or position of the mobile data processing device determined and transmitted.
  • the image recording device is used to record images in the creation and / or processing of the virtual representation and / or in the use of the system, for example for guidance and / or control purposes.
  • images recorded by the image recording device are displayed on the display device (s) of the first and / or further data processing devices.
  • At least one image recorded by the external and / or integrated image recording device is stored together or connected to the virtual representation, preferably in its creation in the memory device.
  • the recorded image can then be displayed on at least one display device, so that a possible deviation of the arrangement of components, persons and / or other objects can be perceived quickly and easily visually and corrected.
  • the at least one image recorded by the image recording device is subjected to image processing before its storage, in particular an increase in contrast, segmentation, edge detection, subtraction and the like, whereby possibly reinforces contours of the present in creating the virtual representation recording situation and thus improved visual perception in the Play can be achieved.
  • image processing before its storage, in particular an increase in contrast, segmentation, edge detection, subtraction and the like, whereby possibly reinforces contours of the present in creating the virtual representation recording situation and thus improved visual perception in the Play can be achieved.
  • the image recorded by the image recording and / or the stored image is displayed together with the actual position and / or position, the desired position and / or position and / or the virtual representation.
  • augmented reality in which a live recorded by the image recording device video image with graphic elements that identify the nominal and / or actual positions and / or positions of the identification marks and / or the virtual representation is superimposed.
  • the performance of the system according to the invention is fully realized, in particular if the at least one first data processing device is a mobile data processing device having an integrated image recording device.
  • the mobile data processing device By detecting the position and / or position of the mobile data processing device, its camera perspective can be determined with reference to both the measurement volume and the virtual representation and the target position and / or position of the at least one identification mark stored in this respect and the video image recorded by the image recording device correct position and perspective are superimposed.
  • the actual position and / or position of the at least one identification mark measured by the system can be determined and superimposed on the video image recorded by the image recording device in the correct position and perspective, and, in addition, graphic or text markings indicating a "match" or "no match” Agreement "signal.
  • a movement of the mobile data processing device is again detected by the system and leads to a recalculation of the superimposed information, so that in turn with respect to the new position of the mobile data processing device is correct in terms of position and perspective representation of the virtual representation within or above the video image.
  • Such a recalculation or correction of the presentation is preferably carried out live so that the user always receives an easily comprehensible and complete information when viewing the display device, which in each case correctly supplement the perspective of the video image selected by him (by the video camera).
  • the image recorded and stored by the image recording device preferably accompanies the live image in addition to the further information about position and / or position or "match” or " no match "is superimposed, making it easy for the operator to grasp "Guidance” arises as to how he can reestablish the recorded situation in the creation of the virtual representation, preferably by a coarse setup by overlaying the recorded images and then fine-tuning by repositioning and storage until the system finds a match for all the identification tags "outputs a distinctive signal and, if necessary, releases a shift lock.
  • the desired and / or actual positions and / or positions as well as the virtual representation and possibly also the graphical representation of a "match” or “no match” are each preferably three-dimensional information (3D information ) taking into account the perspective of the image recording device, which can be determined in the case of a mobile data processing device on the position and / or position, as a projection into a display surface of the display device of the at least one data processing device, so as to be correct for the viewer of the display device right and spatial situation correctly reproduced representation by the display device to provide.
  • 3D information three-dimensional information
  • Such a projection of all 3D information into the display area while superimposing a live image recorded by an image capture device allows the user of the system according to the invention both an accurate visual perception and recovery of a recorded situation, but at the same time by the virtual representation and herein made definitions of the desired positions and / or positions of the identification marks can be automated and highly accurately checked.
  • the system of the invention finds use in a variety of applications, particularly in those applications where it is necessary to accurately restore positioning of objects and / or humans.
  • a system according to the present invention finds use in controlling the positioning of a plurality of identification marks relative to one another and / or absolutely within the virtual representation, the identification marks being arranged, in particular, on one or more objects and / or on humans.
  • the system according to the invention particularly preferably finds use in restoring the arrangement of identification marks after a loss of the relative positioning relative to one another and / or the absolute positioning with regard to the virtual representation, in particular for the repositioning of a person and / or objects with respect to a person.
  • An identification tag according to the present invention and as it is advantageously used with a system according to the present invention comprises a flexible substrate, which preferably consists of a bio-compatible plastic.
  • the identification tag substrate according to the present invention preferably consists of a foamed or extruded bio-compatible plastic. Preferred lengths and widths of the preferably flat substrate are on the order of centimeters and decimetres; preferred thicknesses in the range of micro and millimeters.
  • the identification mark according to the present invention has an optical retroreflective element preferably arranged on a surface of the substrate, which is preferably circular, triangular or quadrangular but may also have any other geometric shapes.
  • the retroreflective element is preferably optimized for use in the near-infrared and / or infrared spectrum.
  • the identification mark according to the present invention also has an optical signal-modulating element arranged on a surface of the substrate.
  • the retroreflective element and signal modulating element are on the same surface of the substrate.
  • the signal-modulating element is preferably optimized for use in the range of the visible spectrum and is preferably circular, continuous or annular, three-, four- or polygonal contiguous or interrupted and / or one or more colors executed.
  • the signal-modulating element is in particular designed such that the most efficient and clearly measurable modulation of an incoming or emitted signal at the respective wavelength takes place.
  • the identification tag on the retroreflective and signal modulating opposing surface comprises an adhesive adhesive and is preferably coated therewith.
  • the adhesive adhesive is also biocompatible and particularly suitable for use on human skin over an extended period of days or weeks.
  • the signal modulating element is designed to modulate and / or diffract an incident optical signal or incident optical radiation.
  • the thus modulated optical signal can in turn, be detected by an optical recording apparatus adapted to record such modulated optical signals. This is therefore a passive variant of an optical modulation of the incoming optical signal.
  • the signal-modulating element is designed to emit modulated optical radiation.
  • the thus modulated optical radiation may then also be detected by an optical recording device adapted to record such modulated optical radiation.
  • Such signal-modulating element may be, for example, light emitting diodes and preferably organic light-emitting diodes, which are mounted on a flat area of the surface of the identification mark.
  • the identification marks according to the present invention on this a circuit with an antenna, which allows a wireless readout of a memory of the circuit.
  • Such circuits are known in the art and are used in so-called RFID tags (Radio Frequency Identification) application.
  • RFID tags Radio Frequency Identification
  • the combination of both optically and RF-scannable identifiers in these identification marks also makes it possible to carry out further identification and / or grouping of the identification marks and, in particular, to detect identification marks which are located outside the measuring volume of the first optical recording apparatus. In such a case, for example, a corresponding indication could be output on the display device of the data processing device.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the present invention in a first general application situation
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a display of the display device of the first data processing device according to FIG. 1;
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the present invention in a first general application situation
  • Fig. 3 is a schematic representation of identification marks according to the present invention.
  • Fig. 4 is a schematic representation of another embodiment of the present invention in a further application situation.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the present invention in an exemplary first general application situation.
  • an object 20 is arranged, which is provided with identification marks 100b, 100c at two points, which lie in the example of FIG. 1 at its opposite corners.
  • identification marks 100 of the passive variant which are for example self-adhesive, whereby an easy attachment of the same is possible.
  • All identification marks in the present exemplary embodiment have an individual identifier 120 in the form of a segmented ring of different color (see also FIG. 3b), which is mounted around a retroreflector 110, so that a confusion of the identification marks is not possible.
  • a first optical recording device in the form of a stereoscopic camera 40 is mounted, whose measuring volume covers a large part of the space 10. Via a suitable communication connection, such. As infrared, WLAN or the like, the stereoscopic camera 40 is connected to the data processing device 35, so that the data processing device 35 from the stereoscopic camera 40 position and / or position information of the retroreflectors 110, which are mounted on the identification marks 100b, 100c receives.
  • the data processing device 35 has a graphical display device 37, with which a user is visually presented information.
  • the data processing device 35 is of a mobile nature, for example a tablet computer.
  • the identification marks 100b, 100c are made such that they reflect light emitted from infrared light sources attached to the stereoscopic camera 40 back to the stereoscopic camera 40 via the retroreflectors 110. In this way, the stereoscopic camera 40 in a conventional manner accurate localization and possibly also determination of the position of the identification marks 100b, 100c make.
  • the information about the positions and / or positions of the identification marks 100b, 100c are transmitted to the data processing device 35.
  • a second optical recording device is provided in the form of a high-resolution CCD video camera which receives a planar projection of the substantially complete measurement volume of the stereoscopic camera on the CCD element by means of an upstream optical system.
  • the CCD video camera thus detects the individual identifiers provided on the identification marks, wherein these identification information is present at locations of the recorded or scanned image information, which depends inter alia on the position in the room and in particular on the distance of the identification mark from the CCD video camera.
  • the image information recorded by the CCD element is also transmitted to the data processing device 35.
  • the location or the localization of the identification information in the planar projection and thus also the image information is determined on the basis of the position information determined by the stereoscopic camera using the transformation information.
  • this area of the image information is analyzed for the presence of identification information and the identified identifiers are determined.
  • FIG. 2 shows the image shown on the graphic display device 37 of the mobile data processing device 35 at least partially.
  • the displayed image represents a virtual representation of the situation, the space 10V corresponding to the real space 10 and the schematized object 20v corresponding to the real object 20.
  • the virtual representation represented by the display device 37 of the mobile data processing device 35 also displays the actual positions and / or positions 100b IST and 100c IST of the identification marks 100b, 100c determined by the system on the basis of the position and / or position determination of the stereoscopic camera 40 the virtual representation, shown here as filled points.
  • the desired positions and / or positions 100b SOLL and 100c SOLL of the corresponding markers 100b, 100c stored within or related to the virtual representation are indicated, here as transparent circles.
  • 100 c SOLL may not match what is indicated by the text display "FAIL" 200b, 200c.
  • the observer of the display device in this embodiment thus immediately recognizes that the position of the object 20 with respect to its desired position, which results from the desired positions and / or positions 100b SOLL , 100c SOLL , is incorrectly placed and due to the representation of Display device to make a shift or rearrangement of the article 20, as long as are for the markers 200b and 200c also "match", so "OK" is displayed.
  • markers 100b, 100d Due to the individual identifiers of the markers 100b, 100d, which together with their positions and / or positions are preferably both captured and preferably stored within the virtual representation, a confusion of the markers 100b and 100c is excluded, so that a misplacement of the article 20 by the system can be recognized and represented within the virtual representation anyway, even if the position and / or position of the object 20 in real space, for example due to a symmetry of the object seems to be correct.
  • 200c may also color variations of the respective symbols for one pair consisting of target positions and / or plies 100b SOLL, 100 c SOLL and actual positions and / or plies 100b, IS 100c are displayed so that, for example, the symbols for the desired and actual positions and / or positions match have a green color and those for the desired and actual positions and / or positions do not match a red color.
  • Figures 3a to 3c show embodiments of identification marks 100 according to the present invention.
  • the identification marks 100 consist of a substantially rectangular substrate on whose - shown - top a retroreflector element 110 is mounted in the form of a circle.
  • the retro-reflectoric Element 110 surrounded by an identification ring 120 substantially concentric, wherein the identification ring in this embodiment has a different color depending on the identifier.
  • an assignment of the identification mark 100 can be made to one of a plurality of groups of identification marks.
  • FIG. 3 b shows a variant similar to FIG. 3 a, wherein the identifier here does not exist in the form of the coloration of the identification ring but rather in the configuration and orientation of circular ring segments 120, which in turn are arranged substantially concentrically around the retroreflective element 110 , On the basis of the assignment of the circular ring segments 120 as well as their specific configuration, an assignment of the identification mark 100 to one of a plurality of groups of identification marks can once again take place.
  • FIG. 3c shows a variant of an identification mark 100, in which, in addition to the retro-reflective element 110, identification bars 120 of different geometry and with different spacings are arranged.
  • identification bars 120 of different geometry and with different spacings are arranged.
  • the different bars are also colored differently. It is not difficult to recognize at this point the number of different identifiers achievable by the multiplicity of possible combinations, which are furthermore ideally suited for a corresponding recording by a second recording device designed according to the invention.
  • FIG. 4 Another embodiment and application situation of the present invention will be described. This is an application in the field of radiotherapy, in which an exact positioning of a patient as well as the coordination of all treatment-relevant parameters on the treatment situation is of extraordinary importance.
  • Fig. 4 shows schematically a preparation of the treatment of a patient in a treatment room for ion irradiation.
  • the patient 4 is lying on a slidable in all spatial directions treatment table 5 and stored on a patient-specific immobilization device 70 in the form of a vacuum pad, wherein the isocenter of the radiation below the gantry 60 and in this case lies within the patient's head.
  • first and second recording devices 40, 41 are arranged above the treatment table 5 on the ceiling.
  • the recording devices 40, 41 are connected to a first data processing device 35, which is preferably arranged outside the treatment space.
  • the data processing device has a memory device 36 which contains a data structure which represents a virtual representation of at least parts of the previously described components of the treatment space and of the patient. provides.
  • a display device 37 is connected to the data processing device 35.
  • the first and second recording devices 40, 41 determine the positions and / or positions of the identification marks 100b, 100c distributed in the treatment room and their identifiers, and a comparison is made with the stored positions and / or positions of the identification marks with corresponding ones Identifiers performed in the virtual representation.
  • a graphic representation of the virtual representation is clearly visible to the operating personnel, wherein, as shown in FIG. 4, here also the arrangement of the identification marks 100b, 100c and of the patient 4 is displayed on the vacuum cushion 70.
  • Other used in a radiation treatment but here for reasons of clarity and simplicity not mentioned items such.
  • a storage mat, a breast board, and the like may be included in the same manner in acquisition and display within the virtual representation.
  • the patient 4 which in a preliminary examination z. B. marked with adhesive identification marks with unique identifiers in easily accessible places was repositioned in exactly the vorzugslie in the pre-examination / device or in previous treatments position.
  • an individual virtual representation of the treatment situation is created for each patient in which both the positions and / or positions of the identification marks on the patient and those of the vacuum pad 70 and the gantry 60 as desired positions and / or positions with their respective individual Identifiers are added.
  • an image of the patient is recorded in the correct position and added to the virtual representation as well.
  • the vacuum pad 70 can be ensured that a mistreatment or confusion of treatment components can not be done.
  • the treatment parameters that are correct for this patient such as eg. B. the position of the gantry, radiation dose, aperture settings and the like can be set confusion.
  • the patient and the treatment components are repositioned by the operating personnel by means of the virtual representation represented by the display device 37 together with nominal and actual positions of essential identification marks and optionally a superposition of a video image recorded with the device with a live video image.
  • the system may also perform an automated patient repositioning. As soon as all the nominal and actual positions of the identification marks and their identifiers "match", the system indicates this and the treatment can be started.
  • the system will not release a shift lock for the start of treatment. that in a determination "no match" between target and actual position and / or position of at least one identification mark during treatment, for example due to movement of the patient, an immediate interruption of the irradiation takes place and on the basis of one or more displacement vectors, based on The actual and desired positions and / or positions can also be determined continuously during the treatment and an automated repositioning of the patient can take place before the irradiation is continued.
  • a mobile data processing device (not shown) can be used in addition to the data processing device 35.
  • the mobile data processing device receives from the data processing device 35, the virtual representation for display.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Technologie der Erfassung und Auswertung von Identifikationsmarken. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Erfassung der Kennung und Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke, aufweisend wenigstens eine erste optische Aufzeichnungsvorrichtung (40), welche so eingerichtet ist, dass mittels dieser ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung die räumliche Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke (100) die innerhalb des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (40) angeordnet ist erfasst werden kann, und wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35), welche mit der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (40) zumindest indirekt verbunden ist und von dieser Informationen über die räumliche Position und/oder Lage der erfassten Identifikationsmarke (100) übermittelt erhält, wobei wenigstens eine zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung (41) vorgesehen ist, welche so eingerichtet ist, dass mittels dieser zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung eine plan-Projektion zumindest eines Teils des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ortsaufgelöst abgetastet werden kann, und die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) mit der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (41) zumindest indirekt verbunden ist und von dieser ortsaufgelöste Informationen über die abgetastete Projektion übermittelt erhält, und der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung (35) Transformationsinformationen zur Verfügung stehen, welche die Definition einer region of interest (ROI) in den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion ermöglichen, und wobei die ROI auf das Vorhandensein und die Art von Kennungsinformationen hin untersucht werden, um hieraus die Kennung der erfassten Identifikationsmarke (100) zu ermitteln.

Description

System zur Auswertung von Identifikationsmarken, Identifikationsmarken
und deren Verwendung
Die Vorliegende Erfindung betrifft die Technologie der Erfassung und Auswertung von Identifikationsmarken. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Erfassung der Position und/oder Lage sowie der Identität von Identifikationsmarken, entsprechende Identifikationsmarken sowie Verwendungen des Systems und der Identifikationsmarken.
Identifikationsmarken sind im Stand der Technik unter Anderem in Form von optischen Markern bzw. Tags bekannt. Derartige Marker bzw. Tags finden bereits zahlreich Anwendung, sowohl in der Fertigung, beispielsweise zur Verfolgung von Teilen und/oder auch der Maschinensteuerung.
Überwiegend werden optische Tags, beispielsweise in Form von Barcode-Tags, zur Identifikation von Waren verwendet an denen sie angebracht sind. Dies erfolgt in der Regel durch das Ablesen des Tags wobei die gelesene Information aufgrund einer zuvor in einem externen System gespeicherten Zuordnung eine ein-eindeutige Relation des Tags mit der Ware bzw. umgekehrt erlaubt.
Bei diesen bekannten Systemen hat sich gezeigt, dass insbesondere bei dem Vorhandensein einer Mehrzahl von Tags innerhalb eines Raums allein das Lesen der Information der Tags (nach folgend auch Kennung der Tags) mitunter nicht ausreichend ist. Vielmehr werden auch Informationen über die Lokalisierungen der Tags innerhalb des Raums gewünscht und insbesondere eine konkrete Zuordnung der räumlichen Lokalisierung eines Tags mit der von ihm getragenen Information (Kennung).
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine System zur Erfassung und Auswertung von Identifikationsmarken zur Verfügung zu stellen, welches bekannte Systeme zumindest teilweise verbessert und insbesondere zusätzlich zur Position und/oder Lage einer Identifikationsmarke auch deren Kennung erfasst werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung geeignete Tags für derartige Systeme zur Verfügung zu stellen.
Diese und weitere Aufgaben werden durch ein System zur Erfassung der Kennung und Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Verwendungen des erfindungsgemäßen Systems sind Gegenstand des Anspruch 19. Identifikationsmarken gemäß der Erfindung sind Gegenstand des Anspruchs 21. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Danach weist ein System zur Erfassung der Kennung und Position und/ oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke wenigstens eine erste optische Aufzeichnungsvorrichtung auf, welche so eingerichtet ist, dass mittels dieser ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung die räumliche Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke die innerhalb des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung angeordnet ist erfasst werden kann und wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche mit der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung zumindest indirekt verbunden ist und von dieser Informationen über die räumliche Position und/ oder Lage der erfassten Identifikationsmarke übermittelt erhält.
Erfindungsgemäß weist das System zudem wenigstens eine zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung auf, welche so eingerichtet ist, dass mittels dieser zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung eine plan-Projektion zumindest eines Teils des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ortsaufgelöst abgetastet werden kann, wobei die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung mit der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung zumindest indirekt verbunden ist und von dieser ortsaufgelöste Informationen über die abgetastete Projektion übermittelt erhält. Der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung stehen Transformationsinformationen zur Verfügung, welche die Definition einer region of interest (ROI) in den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion ermöglichen, und wobei die ROI auf das Vorhandensein und die Art von Kennungsinformationen hin untersucht werden, um hieraus die Kennung der erfassten Identifikationsmarke zu ermitteln.
Bevorzugt handelt es sich bei den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion um digitale Bildinformationen. Innerhalb dieser Informationen wir bevorzugt wenigstens ein Bereich definiert, also eine ROI, welcher dann mittels geeigneter digitaler Bildverarbeitungsoperationen, wie Filterung, Kontrastverstärkung, Differenz-, Summen- und/oder Quotientenbildung, Farbraumverschiebungen, Farbanalysen, Mustererkennung, und dergleichen weiter be- und/ oder verarbeitet wird. Aus dieser Be- bzw. Verarbeitung ergibt sich dann, ob innerhalb der ROI Kennungsinformationen vorliegen und, sofern dies der Fall ist, um welche Kennung es sich handelt.
Räumlich abtastende optische Aufzeichnungsvorrichtungen sind auf Grund ihres Anwendungsfelds üblicherweise ausgelegt die räumliche Position von Identifikationsmarken, welche häufig retroreflektierende Elemente aufweisen, mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Weitere Merkmale von Identifikationsmarken, beispielsweise die Form oder Farbe von Identifikationsmerkmalen, der Identifikationsmarken können jedoch aufgrund der Auslegung dieser Systeme häufig nur sehr schlecht, also mit hoher Unsicherheit, oder aber garnicht erfasst werden. Das erfindungsgemäße System schafft hier insoweit Abhilfe als durch die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung ein zum Zwecke der Erfassung der Identifikationsmerkmale der Identifikationsmarken optimiertes optisches System bereit gestellt wird, wobei erfindungsgemäß die von der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ermittelten Informationen, also Daten über Positionen und/oder Lagen von Identifikationsmarken, zur Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit und Erkennungssicherheit der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung, welche die Kennung der Identifikationsmarken ermittelt, herangezogen wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine erste optische Aufzeichnungsvorrichtung eine im infraroten Spektralbereich arbeitende, stereoskopische Kamera und die wenigstens eine zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung eine im sichtbaren Spektralbereich arbeitende CCD- oder CMOS-Kamera, welche bevorzugt eine besonders hohe Auflösung aufweist.
Erfindungsgemäß erfolgt die dadurch, dass durch die von der ersten Aufzeichnungsvorrichtung erhaltenen Positions- und/oder Lageinformationen durch Anwendung einer Transformation auf der Grundlage der Transformationsinformationen zu einer Ortsbestimmung führt, an welcher Position bzw. an welchem Ort innerhalb der ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete plan-Projektion, welche durch die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichnet wird, die Kennungsinformationen dieser Identifikationsmarke vorhanden sind. Im Bereich dieses Ortes wird sodann eine region of interest (ROI) definiert und die ROI auf das Vorhandensein und die Art von Kennungsinformationen hin analysiert, um hieraus die Kennung der erfassten Identifikationsmarke zu ermitteln.
Im Zuge der Verarbeitung der ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete plan- Projektion, welche durch die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichnet wird, erfolgt bevorzugt also vor der Bildanalyse, beispielsweise durch digitale Bildbearbeitungsoperationen, eine Beschränkung des Bildfeldes, innerhalb dessen eine solche Bildanalyse überhaupt durchgeführt wird. Durch diese Art der„Beschränkung" der Analyse auf die ROI innerhalb der ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete plan-Projektion, also bevorzugt der digitale Bildinformationen, erfolgt eine erhebliche Reduktion des Rechenaufwandes bei der digitalen Verarbeitung dieser Informationen und gleichzeitig eine deutliche Erhöhung der Erfassungsgenauigkeit und/oder -empflindlichkeit sowie insbesondere der Erfassungsgeschwindigkeit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einer mit der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung verbundenen ersten Speichereinrichtung eine Datenstruktur vorgesehen, die zumindest teilweise eine virtuelle Repräsentation des durch das Messvolumen der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung aufgespannten Raums beinhaltet, wobei die virtuelle Repräsentation Informationen über die Soll-Position und/oder -Lage wenigstens einer Identifikationsmarke sowie wenigstens eine zugeordnete Kennung umfasst, und die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung nimmt einen Vergleich zwischen der Ist-Position und/oder -Lage einer Identifikationsmarke und der Soll-Position und/oder Lage einer Identifikationsmarke innerhalb der virtuellen Repräsentation vor sowie einen Vergleich der ermittelten Kennung der erfassten Identifikationsmarke und der innerhalb der Datenstruktur gespeicherten Kennung der entsprechenden Identifikationsmarke. Als Ergebnis der Vergleiche wird von der Datenverarbeitungseinrichtung dann ein„Übereinstimmung" bzw.„keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal ausgegeben, was das jeweilige Vergleichsergebnis repräsentiert.
Ein so ausgestaltetes erfindungsgemäßes System hat den Vorteil, dass es nicht lediglich die räumliche Position und/oder Lage einer Identifikationsmarke, vorzugsweise bezüglich der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ermitteln kann, sondern es bietet darüber hinaus insbesondere die Möglichkeit, in einer virtuellen Repräsentation des vom Messvolumen der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung aufgespannten Raums die Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke absolut zu bestimmen (Ist-Position bzw. -Lage) und in Bezug zu einer mit der virtuellen Repräsentation gespeicherten Position und/oder Lage (Soll-Position bzw. -Lage) der entsprechenden Identifikationsmarke zu setzen.
Die Soll-Position und/oder -Lage innerhalb der virtuellen Repräsentation wurde dabei vorzugsweise entweder durch eine oder mehrere unmittelbar in der virtuellen Repräsentation vorgenommene Definitionen solcher Positionen und/oder Lagen nebst Kennungen festgelegt, oder aber durch die Vermessung wenigstens eines Vorgabeobjektes, welche entsprechende Identifikationsmarken an vorgegebenen Stellen und/oder in vorgegebenen Mustern angebracht hat, und die Aufzeichnung der so ermittelten Positionen und/oder Lagen sowie Kennungen der Identifikationsmarken und deren Registrierung als Soll-Positionen und/oder -Lagen in der virtuellen Repräsentation.
Die virtuelle Repräsentation stellt somit bevorzugt eine virtuelle Darstellung zumindest eines Teiles des von der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung vermessenen Volumens dar in welche hinein sämtliche erfassten Positions-, Lage- und/oder Kennungsinformationen hineintransponiert werden und in welcher eine Weiterverarbeitung der gewonnenen Daten auf einfache Weise erfolgen kann.
Besonders bevorzugt sind die Transformationsinformationen so eingerichtet, dass aufgrund der Anwendung der Transformationsinformationen auf die Informationen über die räumliche Position und/oder Lage einer Identifikationsmarke, wie diese von der ersten optischen Aufzeich- nungsvorrichtung ermittelt wird, eine Lokalisierung derselben Identifikationsmarke in der plan- Projektion erfolgt, wobei auf der Grundlage dieser Lokalisierung die Definition der ROI in den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion erfolgt.
Durch die Transformationsinformationen erfolgt quasi eine Abbildung zumindest eines Teils des Messvolumens auf die plan-Projektion desselben, allerdings vorzugsweise in der Domäne der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung, also quasi aus Sicht dieser. Geeignete Transformationsinformationen haben beispielsweise die Form einer Matrix, gegebenenfalls einer komplex- wertigen Matrix mit der gegebenenfalls eine symbolische Transformation der ermittelten Positions- und/ oder Lageinformationen erfolgen könnte, oder aber eines gegebenenfalls mehrdimensionalen numerischen Zahlenfeldes, das dann für eine numerische Transformation - erforderlichenfalls umfassend Inter- oder Extrapolationen - herangezogen werden kann.
Als Beispiel einer Matrixtransformation sei hier lediglich die Multiplikation eines Raumvektors mit einer geeigneten Matrix der Dimension m x n genannt, woraus sich dann ein Ebenenvektor ergibt, dessen Werte die Lokalisierung derselben Identifikationsmarke in der plan-Projektion anzeigen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die gesondert und/oder ergänzend anwendbar ist besteht eine Möglichkeit Transformationsinformationen zu ermitteln und/oder zu kalibrieren und möglicherweise auch zu verifizieren in der Bestimmung der Position und/oder -Lage wenigstens einer Identifikationsmarke durch die erste optische Aufzeichnungsvorrichtung bzw. deren Kennung durch die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung und das In-Bezugsetzen der Positionsund/oder Lageinformation mit der Information über die Lokalisierung der Kennung innerhalb der plan-Projektion. Zur Vereinfachung dieses Vorgangs kann hierbei die ROI für die Verarbeitung durch die wenigstens eine Datenverarbeitungsvorrichtung durch den Benutzer, welcher die Erstellung, Kalibrierung oder Verifikation der Transformationsinformationen vornimmt manuell oder semiautomatisiert bestimmt werden.
Zu Kalibrierungszwecken kann hierfür auch eine ortsfeste Identifikationsmarke verwendet werden, wobei in der virtuellen Repräsentation die Position und/oder Lage und die Kennung dieser Identifikationsmarke vorzugsweise bei der Herstellung oder Einrichtung des Systems bereits definiert und ggf. als unveränderlich gekennzeichnet wird.
Auf diese Weise ist auch eine kontinuierliche Rekalibrierung möglich bzw. zumindest eine ständige Kontrolle, dass die Erst- oder eine Folgekalibrierung noch zuverlässig richtig ist, da jegliche Abweichung der ermittelten Informationen über die Position und/oder Lage ortsfester Informa- tionsmarken von der damit verbundenen Lokalisierung der Kennungsinformationen innerhalb der plan-Projektion zu einer entsprechenden Fehlermeldung führen kann. Hierfür ist es von Vorteil, die Lokalisierungsinformationen der jeweiligen Kennungsinformationen der Identifika- tionsmarke(n) ebenfalls, gegebenenfalls als unveränderlich markiert, in der Datenstruktur der virtuellen Repräsentation mit zu speichern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung mobil, und insbesondere eine tragbare Datenverarbeitungseinrichtung, vorzugsweise ein tragbarer Computer (Laptop), ein Tablettcomputer, ein Smart-Device oder dergleichen. Dies erlaubt ein einfaches Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen System, insbesondere in Anwendungen, in denen, ein Nachpositionieren einer Identifikationsmarke erfolgt oder erfolgen kann, bis die Datenverarbeitungseinrichtung als Ergebnis des Vergleichs zwischen Ist-Position und/oder - Lage und Soll-Position und/oder -Lage eine„Übereinstimmung" ausgibt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die erste Datenverarbeitungseinrichtung aus einer Mehrzahl zusammenwirkender Datenverarbeitungseinrichtungen, wobei eine Datenkommunikation zwischen den mehreren Datenverarbeitungseinrichtungen vorzugsweise mittels optischer, Funk oder elektrischer Datenverbindungen erfolgt. Insbesondere kann hierbei ein Zusammenwirken einer stationären Datenverarbeitungseinrichtung mit einer mobilen Datenverarbeitungseinrichtung von Vorteil sein, besonders dann, wenn im Rahmen der Datenverarbeitung große Datenmengen zu verarbeiten oder zu speichern sind und daher durch die begrenzten Kapazitäten einer tragbaren Datenverarbeitungseinrichtung hinsichtlich Rechenleistung und/oder Speichervermögen eine Leistungseinbusse bei der Verarbeitung zu befürchten wäre. Die mobile Datenverarbeitungseinrichtung könnte in diesem Fall zumindest teilweise eine Art Ein-/Ausgabeeinheit für die stationäre Datenverarbeitungseinrichtung sein.
Überdies kann natürlich ein kooperatives zusammenwirken mehrerer Datenverarbeitungseinrichtungen, zwischen denen eine Datenkommunikation erfolgt auch für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine erfindungsgemäße Bestimmung von Ist-Position und/oder -Lage und Kennung an einem von der Ausgabe des Vergleichs gänzlich verschiedenen Ort erfolgt, wobei diesbezüglich die Entfernung der Orte keine Rolle spielt, da nach der Vermessung der Identifikationsmarken im realen Raum und der Übertragung der Messwerte in den virtuellen Raum ein Weiterverarbeitung lediglich im virtuellen Raum erfolgen kann, wobei diese Verarbeitung ortsunabhängig erfolgen kann auf der Grundlage bekannter Datenübermittlungsverfahren und - mittel. Beispielsweise könnte so ein Feedback für eine Re-Positionierung von Personen oder Gegenständen oder auch die Kontrolle einer ferngesteuerten Bewegung erfolgen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung oder aber eine mit ihr verbundene Datenverarbeitungseinrichtung eine Anzeigeeinrichtung auf, durch welche eine graphische Darstellung der Ist-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke, der Soll-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke und/oder die virtuelle Repräsentation ausgegeben wird.
Bevorzugt ist die Anzeigeeinrichtung für einen Benutzer gut sichtbar angebracht, wie z. B. an einer Wand eines Raumes, und/oder die Anzeige erfolgt durch eine Anzeigeeinrichtung der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen sein, die Anzeige durch eine Video- oder Laserprojektion herzustellen, bei der beispielsweise die Soll- und Ist-Positionen und/oder -Lagen der Identifikationsmarken durch punktuelle Beleuchtung eines Gegenstandes oder eines Menschen angezeigt werden. Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich zu den vorherigen Anzeigeeinrichtungen eine vom Anwender tragbare Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, welche beispielsweise in Form einer Brille angebracht ist und eine Bildprojektion der Anzeige auf die Retina des Benutzers vornimmt.
Die graphische Ausgabe der Ist- und/oder Soll-Position und/oder Lage sowie ggf. der virtuellen Repräsentation ermöglicht es auf einfache Weise, beispielsweise für einen anwesenden Nutzer des Systems, zu erkennen, in wieweit und wohin eine Nachpositionierung und/oder Umlagerung Identifikationsmarken erfolgen muss, so dass die Datenverarbeitungseinrichtung als Ergebnis des Vergleichs zwischen Ist-Position und/oder -Lage und Soll-Position und/oder -Lage dieses Hoch- frequenz-Transceivers eine„Übereinstimmung" ausgibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, für den Fall, dass die Datenverarbeitungseinrichtung als Ergebnis des Vergleichs der Soll- mit der Ist-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke ein„keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal zur Weiterverarbeitung ausgibt, ein Verschiebungsvektor innerhalb der virtuellen Repräsentation zwischen der Ist-Position und/oder -Lage und der Soll-Position und/oder - Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke gebildet und, vorzugsweise zusammen mit der virtuellen Repräsentation durch die Anzeigeeinrichtung angezeigt. Auf diese Weise ist es für einem Nutzer des Systems besonders einfach zu erfassen, durch welche Art der Umlagerung bzw. Verschiebung sämtliche Ist-Positionen und/oder -Lagen mit den jeweiligen Soll-Positionen und/ oder -Lagen vorzugsweise mehrerer Identifikationsmarken im Rahmen der Genauigkeit der erforderlichen Positionierung in Übereinstimmung gebracht werden können. Nach bzw. wäh- rend einer Bewegung bzw. Umlagerung wird dann erneut die Position und/ oder Lage der Identifikationsmarken und ggf. die Darstellung für den Nutzer angepasst um eine geeignete Antwort auf die durchgeführte Bewegung bzw. Umlagerung zu erhalten.
Besonders bevorzugt dient der ggf. kontinuierlich bestimmte Verschiebungsvektor darüber hinaus als Grundlage für die Ansteuerung wenigstens eines Stellelementes, um den wenigstens eine Identifikationsmarke automatisch und ohne einen manuellen Eingriff durch den Nutzer in ihre Soll-Position und/oder -Lage zu bringen. Dies kann gegebenenfalls unter Berücksichtigung der erforderlichen Positionierungsgenauigkeit einzelner Identifikationsmarken, insbesondere bei der Verwendung mehrerer Identifikationsmarken in Fällen mit einer Vielzahl von Freiheitsgraden erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, durch das Erfindungsgemäße System nicht lediglich eine Kontrollfunktion für eine Repositionierung und/oder -Lagerung wenigstens einer Identifikationsmarke zu erhalten sondern darüber hinaus auch eine automatische Einrichtung bzw. Korrektur der Positionierung und/oder Lagerung wenigstens einer Identifikationsmarke.
Auf diese Weise ist es auch möglich, im Falle ein und derselben Anwendungssituation eine Vielzahl von Soll-Positionen und/oder Lagen wenigstens einer Identifikationsmarke sequenziell„abzufahren", indem jedes Mal, wenn durch die Datenverarbeitungseinrichtung für die wenigstens eine Identifikationsmarke eine„Übereinstimmung" zwischen Soll- und Ist-Position und/ oder Lage ausgegeben wird, eine neue (bzw. nächste) Soll-Position und/oder Lage für diese Identifikationsmarke in der virtuellen Repräsentation positioniert wird und aufgrund dessen ein Verschiebungsvektor bestimmt wird. Dieser Verschiebungsvektor kann dann als Grundlage für die Steuerung einer automatischen Verschiebung der wenigstens einen Identifikationsmarke durch wenigstens ein Stellelement dienen. Auf diese Weise lassen sich mitunter sehr komplexe Trajektori- en einer Identifikationsmarke„abfahren", was selbstverständlich auch bedeutet, dass Gegenstände, an welchen der oder die entsprechenden Identifikationsmarken angeordnet sind, im wesentlichen entlang der gleichen Trajektorie geführt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolg eine graphische Ausgabe des Vergleichsergebnisses auf der oder den Anzeigeeinrichtungen, beispielsweise in der Form, dass das Vergleichsergebnis zumindest teilweise in Form einer farbcodierten Bildausgabe, wie z. B. grünes Feld oder rotes Feld, durch Ausgabe von Text-Ergebnismitteilungen, wie z. B.„OK" bzw.„FAIL", wenn die Datenverarbeitungseinrichtung als Vergleichsergebnis ein „Übereinstimmung" bzw.„keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal ausgibt. Besonders bevorzugt kann so eine einfach und schnell visuell erfassbare Information über die Übereinstimmung der Soll- mit den Ist-Positionen und/oder Lagen einzelner oder aller Identifikationsmar- ken in die graphische Anzeige integriert werden, indem beispielsweise die Soll- und Ist- Positionen und/ oder Lagen der Identifikationsmarken als Punkte innerhalb der graphisch wiedergegebenen virtuellen Repräsentation angezeigt werden, wobei die Punkt bei einer„Übereinstimmung" grün markiert sind und bei„keine Ubereinstimmung" rot. Dies zeigt dem Nutzer schnell und zuverlässig visuell erfassbar an, wenn die Ist-Position und/ oder Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke von dessen Soll-Position und/oder Lage abweicht.
Ergänzend oder anstatt einer graphischen Ausgabe des Vergleichsergebnisses kann auch eine Sprachausgabe erfolgen und bevorzugt eine Freigabe bzw. Sperrung wenigstens einer Schaltsperre, vorzugsweise wenigstens einer Software-Schaltsperre, durch die ggf. weitere Prozesse angestoßen und/oder gesteuert werden. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßes System so eingerichtet sein, dass erst nach einer Übereinstimmung der Soll- mit den Ist-Positionen und/oder Lagen bestimmter vorgegebener oder aller Identifikationsmarken ein Relais betätigt wird, das die Stromzufuhr für weitere Anlagen oder Vorrichtungen einschaltet. Auf diese Weise wird kann bei einer Vielzahl von Anwendungen sicher gestellt werden, dass ohne eine korrekte Positionierung und/oder Nachpositionierung einiger oder aller Identifikationsmarken keine weiteren Prozesse durchgeführt werden, die aufgrund einer Fehlpositionierung möglicherweise schadensverursachende und/oder gefährliche Konsequenzen haben könnten. Derartige Anwendungen werden weiter unten im Rahmen der detaillierten Beschreibung beispielhaft ausgeführt.
Zusätzlich kann durch die Kennungsinformation, die der Identifikationsmarke zugeordnet ist auch sicher gestellt werden, dass keine Verwechslung verschiedener Identifikationsmarken stattfinden und auf diese Weise eine unrichtige Anzeige einer„Übereinstimmung" oder gar Freigabe einer Schaltsperre erfolgen kann.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die virtuelle Repräsentation Informationen über die erforderliche Genauigkeit der Positions- und/oder Lageübereinstimmung der wenigstens einen Identifikationsmarke, wobei insbesondere jeweils Information über die erforderliche Genauigkeit der Positions- und/oder Lageübereinstimmung zwischen Soll- und Ist-Position und/ oder -Lage einer Identifikationsmarke in Verbindung mit der Soll-Position und/ oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke mit jeweils vorgegebenen Kennung, vorzugsweise innerhalb der virtuellen Repräsentation angegeben ist. Alternativ können die Information über die erforderliche Genauigkeit der Positions- und/oder Lageübereinstimmung zwischen Soll- und Ist-Position und/oder -Lage einer Identifikationsmarke auch unabhängig von der virtuellen Repräsentation gespeichert werden, wobei über die jeweiligen, vorzugsweise eindeutigen Kennungen der Identifikationsmarken eine eindeutige Zuordnung der„Passgenauigkeit" der Positions- und/oder Lageübereinstimmung zu den jeweiligen Identifikationsmarken der virtuellen Repräsentation hergestellt werden kann.
Bevorzugt gibt die Datenverarbeitungseinrichtung als Ergebnis des Vergleichs der Soll- mit der Ist-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke ein„Übereinstimmung" bzw.„keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal zur Weiterverarbeitung aus, wenn die Ist-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke im Rahmen der angegebenen erforderlichen Genauigkeit mit deren Soll-Position und/oder -Lage in der virtuellen Repräsentation übereinstimmt. Die auf diese weise„Übereinstimmung" bzw.„keine Übereinstimmung" repräsentierenden Signale werden dann im Rahmen der Ausführungsformen der Erfindung, wie vorstehend aber auch weiter unten beschrieben weiterverarbeitet, insbesondere kann eine graphische Ausgabe solcher Übereinstimmungen erfolgen, eine Freigabe von Schaltsperren und dergleichen, wenn eine„Übereinstimmung" innerhalb der für eine oder mehrere Identifikationsmarken festgelegten„Passgenauigkeit" durch das System festgestellt wird.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass ein Art unterschiedliche Wichtung der Genauigkeiten der Positions- und/oder Lageübereinstimmung verschiedener Identifikationsmarken vorgenommen wird, so dass beispielsweise aus einer Mehrzahl von Identifikationsmarken, die Übereinstimmung der Soll- mit der Ist-Position und/oder Lage einer Identifikationsmarke besonders genau sein muss, während bei anderen Identifikationsmarken eine weniger genaue Positionsund/oder Lageübereinstimmung ausreichend ist. So sind auf den jeweiligen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Systems zugeschnittene„Passgenauigkeiten" der gesamten Anordnung von Identifikationsmarken möglich.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung und/ oder eine mit ihr verbundene weitere Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einer mobilen Datenverarbeitungseinrichtung, wenigstens eine externe und/oder interne Bildaufzeichnungseinrichtung auf. Bei der externen oder internen Bildaufzeichnungseinrichtung handelt es sich bevorzugt ebenfalls um eine CCD- oder CMOS- Kamera und bevorzugt um eine Videokamera oder eine hochauflösende Videokamera.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die externe und/oder interne Bildaufzeichnungseinrichtung die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung, wobei in diesem Fall die Transformationsinformationen von der Position und/oder Lage bzw. Orientierung der Bildaufzeichnungseinrichtung abhängen. Insbesondere werden die Transformationsinformationen bevorzugt einer weiteren, von der Position und/oder Lage bzw. Orientierung der Bildaufzeichnungseinrichtung abhängigen Transformation unterzogen, um so jeweils auf die konkrete Positi- on und/oder Lage der Bildaufzeichnungseinrichtung korrekt abgestimmte Transformationsinformationen auf die von der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ermittelte Positionsund/oder Lageinformationen anzuwenden, durch welche die Definition einer region of interest (ROI) in den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion korrekt ermöglicht wird, je nach dem aus welcher Orientierung und mit welchem Abstand die Bildaufzeichnungseinrichtung auf das Messvolumen der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung„sieht" - und damit auch, wie die plan-parallele Projektion in der Abtastebene der Bildaufzeichnungseinrichtung bzw. der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ausgestaltet ist.
Beispielsweise kann durch eine mobile Datenverarbeitungseinrichtung selbst eine Positionsund/oder Lagebestimmung und/oder -Veränderung bestimmt werden, welche bei einer Ausführungsform durch in der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehene Sensoren gemessen wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine Positions- und/oder Lagebestimmung und/oder -Veränderung durch eine externe Vermessung bestimmt werden der Position und/oder Lage der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung bestimmt und dieser übermittelt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Bildaufzeichnungseinrichtung dazu verwendet, bei der Erstellung und/oder Bearbeitung der virtuellen Repräsentation und/oder bei der Verwendung des Systems, beispielsweise zu Führungs- und/oder Kontrollzwecken Bilder aufzuzeichnen. Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass von der Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichnete Bilder auf der oder den Anzeigeeinrichtungen der ersten und/oder weiterer Daten Verarbeitungseinrichtungen angezeigt werden.
Besonders bevorzugt wird wenigstens ein durch die externe und/oder integrierte Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichnetes Bild zusammen oder verbunden mit der virtuellen Repräsentation, vorzugsweise bei deren Erstellung in der Speichereinrichtung gespeichert. In Verbindung mit der Darstellung der virtuellen Repräsentation kann dann das aufgezeichnete Bild auf wenigstens einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, so dass eine mögliche Abweichung der Anordnung von Komponenten, Personen und/oder andere Gegenstände schnell und einfach visuell wahrgenommen werden und korrigiert werden kann.
Vorzugsweise wird das wenigstens eine von der Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichnete Bild vor dessen Speicherung einer Bildbearbeitung unterzogen, insbesondere einer Kontrasterhöhung, Segmentierung, Kantenerkennung, Subtraktion und dergleichen, wodurch gegebenenfalls Konturen der bei er Erstellung der virtuellen Repräsentation vorliegenden Aufzeichnungssituation verstärkt und damit eine verbesserte visuelle Wahrnehmung bei der Wiedergabe erzielt werden können. Besonders bevorzugt wird das von der Bildaufzeichnung aufgezeichnete und/oder das gespeicherte Bild zusammen mit der Ist-Position und/oder Lage, der Soll-Position und/oder Lage und/oder der virtuellen Repräsentation angezeigt. Dies kann beispielsweise durch eine Anzeige nach Art einer sog.„augmented reality" erfolgen, bei der ein von der Bildaufzeichnungseinrichtung live aufgenommenes Videobild mit graphischen Elementen, die die Soll- und/oder Ist-Positionen und/oder Lagen der Identifikationsmarken kennzeichnen und/oder die virtuelle Repräsentation überlagert wird.
Bei dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kommt die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Systems voll zur Geltung, insbesondere wenn es sich bei der wenigstens einen ersten Datenverarbeitungseinrichtung um eine mobile Datenverarbeitungseinrichtung handelt, die eine integrierte Bildaufzeichnungseinrichtung aufweist. Durch die Erfassung der Position und/oder Lage der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung kann deren Kameraperspektive mit Bezug sowohl auf das Messvolumen als auch die virtuelle Repräsentation und die diesbezüglich gespeicherte Soll-Position und/oder Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke ermittelt und dem von der Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichneten Videobild in korrekter Lage- und Perspektive überlagert werden. Ebenso kann die vom System gemessene Ist-Position und/oder Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke ermittelt und dem von der Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichneten Videobild in korrekter Lage und Perspektive überlagert werden und darüber hinaus auch graphische oder Text-Kennzeichnungen, die eine„Übereinstimmung" oder„keine Ubereinstimmung" signalisieren.
Eine Bewegung der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung wird wiederum vom System erkannt und führt zu einer Neuberechnung der überlagerten Informationen, so dass wiederum mit Bezug auf die neue Position der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung eine hinsichtlich Lage und Perspektive korrekte Darstellung der virtuellen Repräsentation innerhalb bzw. oberhalb des Videobildes erfolgt. Eine derartige Nachberechnung bzw. Korrektur der Darstellung erfolgt vorzugsweise live so dass der Benutzer bei der Betrachtung der Anzeigeeinrichtung stets eine einfach zu erfassende und vollständige Information erhält, die jeweils die von ihm (durch die Videokamera) gewählte Perspektive des Videobildes korrekt ergänzen.
Eine ähnliche Funktionalität kann allerdings auch mit stationär angeordneten Bildaufzeichnungseinrichtungen erzielt werden, wenngleich hier im Vordergrund steht, dass das von der Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichnete und gespeicherte Bild dem Live-Bild vorzugsweise neben den weiteren Informationen über Position und/oder Lage bzw.„Übereinstimmung" oder „keine Übereinstimmung" überlagert wird, so dass für den Bediener eine leicht zu erfassende „Anleitung" entsteht, wie er die aufgezeichnete Situation bei der Erstellung der virtuellen Repräsentation wieder herstellen kann, vorzugsweise durch eine grobe Einrichtung durch die Überlagerung der aufgezeichneten Bilder und eine daran anschließende Feinjustierung mittels RePositionierung und -Lagerung bis das System für alle Identifikationsmarken ein„Übereinstimmung" kennzeichnendes Signal ausgibt und gegebenenfalls eine Schaltsperre freigibt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Soll- und/ oder Ist-Positionen und/ oder Lagen sowie die virtuelle Repräsentation und gegebenenfalls auch die graphische Repräsentation einer„Übereinstimmung" bzw.„keiner Übereinstimmung", die jeweils vorzugsweise dreidimensionale Informationen sind (3D- Informationen) unter Berücksichtigung der Perspektive der Bildaufzeichnungseinrichtung, die im Falle einer mobilen Datenverarbeitungseinrichtung über deren Position und/oder Lage bestimmt werden kann, als Projektion in eine Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung dargestellt, um so eine für den Betrachter der Anzeigeeinrichtung perspektivisch richtige und die räumliche Situation korrekt wiedergebende Darstellung durch die Anzeigeeinrichtung zur Verfügung zu stellen. Eine derartige Projektion von 3D-Informationen in die Anzeigefläche unter Berücksichtigung des Blickpunktes des Betrachters der Anzeigeeinrichtung ist beispielsweise aus der Ray- Tracing-Technologie bekannt und kann gegebenenfalls auf die Anwendungssituation angepasst bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen.
Eine solche Projektion sämtlicher 3D-Informationen in die Anzeigefläche bei gleichzeitiger Überlagerung eines von einer Bilderfassungseinrichtung aufgezeichneten Live-Bildes ermöglicht für den Benutzer des erfindungsgemäßen Systems sowohl eine akkurate visuelle Wahrnehmung und Wiederherstellung einer aufgezeichneten Situation, die gleichzeitig aber auch durch die virtuellen Repräsentation und die hierin vorgenommenen Definitionen der Soll-Positionen und/oder Lagen der Identifikationsmarken automatisiert und hochgenau überprüft werden kann.
Das Erfindungsgemäße System findet in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, insbesondere in solchen Anwendungen, in denen die genau Wiederherstellung einer Positionierung von Gegenständen und/oder Menschen erforderlich ist. Insbesondere findet eine System gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung bei der Kontrolle der Positionierung einer Mehrzahl von Identifikationsmarken relativ zueinander und/ oder absolut innerhalb der virtuellen Repräsentation, wobei die Identifikationsmarken insbesondere an einem oder mehreren Gegenständen und/oder an Menschen angeordnet sind. Besonders bevorzugt findet das erfindungsgemäße System Verwendung bei der Wiederherstellung der Anordnung von Identifikationsmarken nach einem Verlust der relativen Positionierung zueinander und/oder der absoluten Positionierung bezüglich der virtuellen Repräsentation, insbesondere zur Repositionierung eines Menschen und/ oder von Gegenständen bezüglich eines Menschen.
Eine Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung und wie sie vorteilhafterweise mit einem System Gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet weist ein flexibles Substrat auf, welches vorzugsweise aus einem bio-kompatiblen Kunststoff besteht. Überdies besteht das Substrat der Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt aus einem geschäumten oder extrudierten bio-kompatiblen Kunststoff. Bevorzugte Längen und Breiten des, vorzugsweise flächigen Substrates liegen in der Größenordnung von Zenti- und Dezimetern; bevorzugte Dicken im Bereich von Mikro- und Millimetern.
Die Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein bevorzugt auf einer Oberfläche des Substrats angeordnetes optisches, retroreflektierendes Element auf, welches bevorzugt Kreisförmig, drei- oder viereckig ist aber auch beliebige andere geometrische Formen aufweisen kann. Das retroreflektierende Element ist bevorzugt zur Verwendung im Bereich des nahinfraroten und/ oder infraroten Spektrums optimiert.
Erfindungsgemäß weist die Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung zudem ein auf einer Oberfläche des Substrats angeordnetes optisches, signalmodulierendes Element auf. Bevorzugt befinden sich das retroreflektierende Element und das signalmodulierende Element auf derselben Oberfläche des Substrats. Das signalmodulierende Element ist bevorzugt zur Verwendung im Bereich des sichtbaren Spektrums optimiert und ist bevorzugt Kreis-, strich- oder ringförmig, drei-, vier- oder vieleckig zusammenhängend oder unterbrochen und/oder ein- oder mehrfarbig ausgeführt. Das signalmodulierende Element ist insbesondere so ausgestaltet, dass eine möglichst effiziente und deutlich messbare Modulation eines eintreffenden oder ausgestrahlten Signals bei der jeweiligen Wellenlänge erfolgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Identifikationsmarke auf der dem retroreflektorischen und der signalmodulierenden gegenüber liegenden Oberfläche einen Adhäsivklebstoff auf und ist bevorzugt damit beschichtet. Vorzugsweise ist der Adhäsivklebstoff ebenfalls bio-kompatibel und insbesondere geeignet auf der menschlichen Haut über einen längeren Zeitraum von Tagen oder Wochen zu verbleiben.
Bei einer Ausführungsform der Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung ist das signalmodulierende Element so ausgeführt, dass es ein auftreffendes optisches Signal bzw. auftreffende optische Strahlung moduliert und/oder beugt. Das so modulierte optische Signal kann dann wiederum von einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung, welche zur Aufzeichnung derart modulierter optischer Signale eingerichtete ist, erfasst werden. Hierbei handelt es sich also um eine passive Variante einer optischen Modulation des eintreffenden optischen Signals.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Identifikationsmarke gemäß der vorliegenden Erfindung ist das signalmodulierende Element so ausgeführt, dass es modulierte optische Strahlung aussendet. Die so modulierte optische Strahlung kann dann ebenfalls von einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung, welche zur Aufzeichnung derart modulierter optischer Strahlung eingerichtete ist, erfasst werden. Hierbei handelt es sich also um eine aktive Variante einer optischen Modulation eines ausgesendeten optischen Signals. Derartige signalmodulierende Element können beispielsweise Leuchtdioden und bevorzugt organische Leuchtdioden sein, welche auf einem flächigen Bereich der Oberfläche der Identifikationsmarke angebracht sind.
Bevorzugt weisen die Identifikationsmarken gemäß der vorliegenden Erfindung über dies einen Schaltkreis mit einer Antenne auf, der eine drahtloses Auslesen eines Speichers des Schaltkreises erlaubt. Solche Schaltkreise sind im Stand der Technik bekannt und finden in sog. RFID-Tags (Radio Frequency Identification) Anwendung. Durch die Kombination sowohl optisch als auch RF-abtastbarer Kennungen in diesen Identifikationsmarken besteht auch die Möglichkeit eine weitere Identifikation und/oder Gruppeneinteilung der Identifikationsmarken vorzunehmen und insbesondere Identifikationsmarken zu erfassen, die sich außerhalb des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung befinden. In einem derartigen Fall könnte beispielsweise ein entsprechender Hinweis auf der Anzeigeeinrichtung der Datenverarbeitungseinrichtung ausgegeben werden.
Im Rahmen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird lediglich ein Einzelfall der Verwendung der vorliegenden Erfindung detailliert ausgeführt. Beschränkungen der ganz allgemeinen Lehre der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend dargestellt wurde und sich darüber hinaus für den Fachmann ergibt stellen diese Beschreibungen einzelner Ausführungsformen allerdings ausdrücklich nicht dar.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich zumindest teilweise auch aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten allgemeinen Anwendungssituation; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anzeige der Anzeigevorrichtung der ersten Datenverarbeitungseinrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Identifikationsmarken gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer weiteren Anwendungssituation.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer beispielhaften ersten allgemeinen Anwendungssituation. In einem (realen) Raum 10 ist ein Gegenstand 20 angeordnet, welcher an zwei Punkten, die im Beispiel der Fig. 1 an dessen gegenüber liegenden Ecken liegen, mit Identifikationsmarken 100b, 100c versehen ist. In diesem Beispiel handelt es sich um Identifikationsmarken 100 der passiven Variante, die beispielsweise selbstklebend ausgeführt sind, wodurch ein leichtes Anbringen derselben möglich ist. Sämtliche Identifikationsmarken besitzen im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine individuelle Kennung 120 in Form eines segmentierten Rings unterschiedlicher Farbe (vgl. auch Fig. 3b), welcher um einen Retroreflektor 110 herum angebracht ist, so dass eine Verwechseln der Identifikationsmarken nicht möglich ist.
Innerhalb des Raumes 10 ist eine erste optische Aufzeichnungsvorrichtung in Form einer stereo- skopischen Kamera 40 angebracht, deren Messvolumen einen Großteil des Raumes 10 erfasst. Über eine geeignete Kommunikationsverbindung, wie z. B. infrarot, WLAN oder dergleichen ist die stereoskopischen Kamera 40 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 35 verbunden, so dass die Datenverarbeitungseinrichtung 35 von der stereoskopischen Kamera 40 Positions- und/oder Lageinformationen der Retroreflektoren 110, welche auf den Identifikationsmarken 100b, 100c angebracht sind, erhält. Die Datenverarbeitungseinrichtung 35 weist eine graphische Anzeigeeinrichtung 37 auf, mit welcher einem Benutzer visuell Informationen präsentiert werden. Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinrichtung 35 mobiler Art, also beispielsweise ein Tablettcomputer.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Identifikationsmarken 100b, 100c in der Art ausgeführt, dass sie von an der stereoskopischen Kamera 40 angebrachten Infrarotlichtquellen ausgesendetes Licht mittels der Retroreflektoren 110 zurück in Richtung der stereoskopischen Kamera 40 reflektieren. Auf diese Weise kann die stereoskopische Kamera 40 in an sich bekannter Weise eine genaue Lokalisierung und ggf. auch Lagebestimmung der Identifikationsmarken 100b, 100c vornehmen. Die Informationen über die Positionen und/oder Lagen der Identifikationsmarken 100b, 100c werden der Datenverarbeitungseinrichtung 35 übermittelt.
Zusätzlich zur stereoskopischen Kamera 40 ist eine zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung in form einer hochauflösenden CCD- Videokamera vorgesehen, welche durch eine vorgeschaltete Optik eine plan-Projektion des im wesentlichen vollständigen Messvolumens der stereoskopischen Kamera auf dem CCD-Element abgebildet erhält. Die CCD- Videokamera erfasst so die auf den Identifikationsmarken vorgesehenen individuellen Kennungen, wobei diese Kennungsin- formationen an Orten der aufgezeichneten bzw. abgetasteten Bildinformation vorliegen, die unter anderem von der Position im Raum und insbesondere vom Abstand der Identifikationsmarke von der CCD- Videokamera abhängt.
Die vom CCD-Element aufgezeichnete Bildinformation wird ebenfalls an die Datenverarbeitungseinrichtung 35 übermittelt. Aufgrund der in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeicherten Transformationsinformationen wird nun anhand der von der stereoskopischen Kamera ermittelten Positionsinformationen unter Anwendung der Transformationsinformationen der Ort bzw. die Lokalisierung der Kennungsinformationen in der plan-Projektion und somit auch der Bildinformation ermittelt. Dieser Bereich der Bildinformation wird in Folge dessen auf das Vorhandensein von Kennungsinformationen hin analysiert und die erkannten Kennungen ermittelt.
Im Anschluss hieran erfolgt ein Vergleich der durch die stereoskopische Kamera ermittelten Posi- tions- und/oder Lageinformationen sowie der auf dieser Grundlage mittels der Transformationsinformationen aus den Bildinformationen ermittelten Kennungsinformationen mit den in einer virtuellen Repräsentation dieser Situation vorgesehenen Soll-Positionen und/oder Lagen der entsprechenden„virtuellen" Identifikationsmarken, wobei auch ein Abgleich der in der virtuellen Repräsentation gespeicherten Kennungen mit den ermittelten Kennungen erfolgt, und hiernach, sofern eine Übereinstimmung aller Parameter ermittelt wird die Ausgabe eines„Übereinstimmung" repräsentierenden Signals. Der Vergleich der Informationen erfolgt bevorzugt für alle aufgezeichneten Identifikationsmarken gleichermaßen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und, soweit erforderlich, auf Fig. 1 wird nun die Anwendungssituation und die Funktion der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 2 zeigt dabei das auf der graphischen Anzeigeeinrichtung 37 der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung 35 gezeigte Bild zumindest teilweise. Das angezeigte Bild stellt dabei eine virtuelle Repräsentation der Situation dar, wobei der Raum lOv dem realen Raum 10 entspricht und der schematisierte Gegenstand 20v dem realen Gegenstand 20 entspricht. Die durch die Anzeigeeinrichtung 37 der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung 35 dargestellte virtuelle Repräsentation zeigt zudem die durch das System auf der Grundlage der Positionsund/oder Lagebestimmung der stereoskopischen Kamera 40 bestimmten Ist-Positionen und/oder -Lagen 100bIST und 100cIST der Identifikationsmarken 100b, 100c innerhalb der virtuellen Repräsentation, hier als gefüllte Punkte dargestellt. Zudem werden die innerhalb bzw. mit Bezug zur virtuellen Repräsentation in der Speichereinrichtung gespeicherten Soll-Positionen und/ oder -Lagen 100bSOLL und 100cSOLL der entsprechenden Marker 100b, 100c angezeigt, hier als durchsichtige Kreise.
Wie sich erkennen lässt besteht zwischen der Ist-Position 100bIST, 100cIST der beiden Marker 100b und 100c und deren Soll-Position 100bSOLL, 100c SOLL keine Übereinstimmung, was durch die Textanzeige„FAIL" 200b, 200c angezeigt wird. Als Ergebnis kann der Betrachter der Anzeigevorrichtung bei dieser Ausführungsform somit unmittelbar erkennen, dass die Position des Gegenstandes 20 bezüglich seiner Soll-Position, die sich aus den Soll-Positionen und/oder - Lagen 100b SOLL, 100cSOLL ergibt, inkorrekt platziert ist und aufgrund der Darstellung der Anzeigevorrichtung eine Verschiebung bzw. Umlagerung des Gegenstandes 20 vornehmen, solange bist für die Marker 200b und 200c ebenfalls„Übereinstimmung", also„OK" angezeigt wird.
Aufgrund der individuellen Kennungen der Marker 100b, lOOd, die zusammen mit deren Positionen und/oder Lagen bevorzugt sowohl erfasst werden als auch vorzugsweise innerhalb der virtuellen Repräsentation gespeichert sind, eine Verwechslung der Marker 100b und 100c ausgeschlossen, so dass eine Fehlplatzierung des Gegenstandes 20 durch das System erkannt und innerhalb der virtuellen Repräsentation jedenfalls dargestellt werden kann, selbst wenn die Position und/ oder Lage des Gegenstandes 20 im realen Raum, beispielsweise aufgrund einer Symmetrie des Gegenstandes richtig zu sein scheint.
Alternativ zu den Textanzeigen 200b, 200c könnten auch farbliche Variationen der jeweiligen Symbole für jeweils ein Paar bestehend aus Soll-Positionen und/oder -Lagen 100bSOLL, 100cSOLL und Ist-Positionen und/oder -Lagen 100bIST, 100cIST angezeigt werden, so dass beispielsweise die Symbole für die Soll- und Ist-Positionen und/oder Lagen übereinstimmen eine grüne Farbe haben und die für die Soll- und Ist-Positionen und/ oder Lagen nicht übereinstimmen eine rote Farbe.
Die Figuren 3a bis 3c zeigen Ausführungsformen von Identifikationsmarken 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Demnach bestehen die Identifikationsmarken 100 aus einem im Wesentlichen rechteckigen Substrat auf dessen - gezeigter - Oberseite ein retroreflektorisches Element 110 in Form eines Kreises angebracht ist. Im Falle der Fig. 3a ist das retro reflektorische Element 110 von einem Kennungsring 120 im Wesentlichen konzentrisch umgeben, wobei der Kennungsring in diesem Ausführungsbeispiel eine je nach Kennung verschiedene Farbe aufweist. Durch die Farbe des Kennungsrings 120 kann beispielsweise eine Zuordnung der Identifikationsmarke 100 zu einer von mehreren Gruppen von Identifikationsmarken erfolgen.
Fig. 3b zeigt eine der Fig. 3a ähnliche Variante, wobei die Kennung hier nicht in der Form der Farbgebung des Kennungsrings besteht sondern vielmehr in der Ausgestaltung und Orientierung von Kreisringsegmenten 120, welche wiederum im Wesentlichen konzentrisch um das retrore- flektorische Element 110 angeordnet sind. Anhand der Zuordnung der Kreisringsegmente 120 sowie deren konkreter Ausgestaltung kann wiederum eine Zuordnung der Identifikationsmarke 100 zu einer von mehreren Gruppen von Identifikationsmarken erfolgen.
Schließlich zeigt Fig. 3c eine Variante einer Identifikationsmarke 100, bei der neben dem retro- reflektorische Element 110 Kennungsbalken 120 unterschiedlicher Geometrie und mit verschiedenen Abständen angeordnet sind. Je nach Ausführungsform besteht zudem die Möglichkeit, dass die verschiedenen Balken auch unterschiedlich gefärbt sind. Unschwer ist an dieser Stelle die durch die Vielzahl der Kombinationsmöglichkeiten erzielbare Menge verschiedener Kennungen zu erkennen, die darüber hinaus für eine entsprechende Aufzeichnung durch eine erfindungsgemäß ausgeführte zweite Aufzeichnungsvorrichtung bestens geeignet sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun eine weitere Ausführungsform und Anwendungssituation der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei handelt es sich um eine Anwendung im Bereich der Strahlentherapie, bei welcher eine exakte Positionierung eine Patienten sowie die Abstimmung aller behandlungsrelevanten Parameter auf die Behandlungssituation von außerordentlicher Bedeutung ist.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorbereitung der Behandlung eines Patienten in einem Behandlungsraum zur Ionen-Bestrahlung. Der Patient 4 ist dabei liegend auf einem in alle Raumrichtungen verschieblichen Behandlungstisch 5 und auf einer patientenspezifischen Immobilisierungs-Einrichtung 70 in Form eines Vakuumkissens gelagert, wobei das Isozentrum der Bestrahlung unterhalb der Gantry 60 und vorliegend innerhalb des Kopfes des Patienten liegt. Innerhalb des Behandlungsraumes sind erste und zweite Aufzeichnungsvorrichtungen 40, 41 oberhalb des Behandlungstisches 5 an der Decke angeordnet. Die Aufzeichnungsvorrichtungen 40, 41 sind mit einer vorzugsweise außerhalb des Behandlungsraumes angeordneten ersten Datenverarbeitungseinrichtung 35 verbunden. Die Datenverarbeitungseinrichtung weist eine Speichereinrichtung 36 auf, welche eine Datenstruktur enthält, die eine virtuelle Repräsentation zumindest von Teilen der zuvor beschriebenen Komponenten des Behandlungsraums sowie des Patienten dar- stellt. Mit der Daten Verarbeitungseinrichtung 35 ist überdies eine Anzeigeeinrichtung 37 verbunden.
Wie zuvor bereits mehrfach und ausführlich beschrieben bestimmen die erste und zweite Aufzeichnungsvorrichtung 40, 41 die Positionen und/oder Lagen der im Behandlungsraum verteilten Identifikationsmarken 100b, 100c sowie deren Kennungen und es wird ein Vergleich mit den gespeicherten Positionen und/oder Lagen der Identifikationsmarken mit entsprechenden Kennungen in der virtuelle Repräsentation durchgeführt.
Auf der Anzeigeeinrichtung 37 wird für das Bedienpersonal gut sichtbar eine graphische Darstellung der virtuellen Repräsentation gezeigt, wobei, wie in Fig. 4 sichtbar, hier auch die Anordnung der Identifikationsmarken 100b, 100c sowie des Patienten 4 auf dem Vakuumkissen 70 angezeigt wird. Weitere bei einer Strahlenbehandlung verwendete, hier jedoch aus Gründen der Klarheit und der Einfachheit nicht erwähnte Gegenstände, wie z. B. eine Lagerungsmatte, ein Breast-Board und dergleichen können auf die gleiche Weise in die Erfassung und Darstellung innerhalb der virtuellen Repräsentation aufgenommen werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Systems kann vor Beginn der Behandlung der Patient 4, welcher in einer Voruntersuchung z. B. mit adhäsiven Identifikationsmarken mit eindeutigen Kennungen an gut zugänglichen Stellen Markiert wurde in exakt die bei der Voruntersuchung/Einrichtung oder bei vorhergehenden Behandlungen vorgelegene Position repositioniert werden. Im Rahmen der Voruntersuchung wird für jeden Patienten dabei eine individuelle virtuelle Repräsentation der Behandlungssituation erstellt der sowohl die Positionen und/oder Lagen der Identifikationsmarken am Patienten als auch die des Vakuumkissens 70 und der Gantry 60 als Soll-Positionen und/oder Lagen mit ihren jeweiligen individuellen Kennungen zugefügt werden. Darüber hinaus wird bei der Voruntersuchung bzw. Einrichtung durch eine Bildaufzeichnungseinrichtung ein Bild des Patienten in der korrekten Position aufgezeichnet und der virtuellen Repräsentation ebenfalls zugefügt.
Durch die individuellen Kennungen der Identifikationsmarken an allen für den jeweiligen Patient relevanten Behandlungsteilen, wie. z. B. dem Vakuumkissen 70 kann sicher gestellt werden, dass eine Fehlbehandlung oder eine Verwechslung von Behandlungskomponenten nicht erfolgen kann. Darüber hinaus kann vom System bereits beim Betreten des Raumes durch den Patienten dessen Identität anhand von Kennungen welche in an den Identifikationsmarken vorgesehenen RFID-Tags gespeichert sind erfasst werden und aufgrund dessen die für diesen Patienten korrekten Behandlungsparameter, wie z. B. die Position der Gantry, Strahlendosis, Blendenstellungen und dergleichen verwechslungssicher eingestellt werden. Hiernach erfolgt dann eine Repositionierung des Patienten und der Behandlungskomponenten durch das Bedienpersonal mithilfe der durch die Anzeigeeinrichtung 37 wiedergegebenen virtuellen Repräsentation nebst Soll- und Ist-Positionen wesentlicher Identifikationsmarken sowie gegebenenfalls einer Überlagerung eines bei der Einrichtung aufgezeichneten Videobildes mit einem live- Video bild. Darüber hinaus kann das System auf der Grundlage von Verschiebungsvektoren, die anhand der Ist- und Soll-Positionen und/oder Lagen ermittelt werden können auch eine automatisierte Repositionierung des Patienten vornehmen. Sobald sämtliche Soll- und Ist- Positionen der Identifikationsmarken sowie deren Kennungen„übereinstimmen" zeigt das System dies an und die Behandlung kann begonnen werden.
Wird durch das System eine inkorrekte Repositionierung des Patienten festgestellt, da„keine Übereinstimmung" zwischen Soll- und Ist-Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke erkannt wird, so wird durch das System eine Schaltsperre für den Behandlungsbeginn nicht freigegeben. Gleichermaßen ist möglich, dass bei einer Feststellung„keine Übereinstimmung" zwischen Soll- und Ist-Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke während der Behandlung, beispielsweise aufgrund einer Bewegung des Patienten, eine sofortige Unterbrechung der Bestrahlung erfolgt und auf der Grundlage eines oder mehrerer Verschiebungsvektoren, die anhand der Ist- und Soll-Positionen und/oder Lagen auch während der Behandlung laufend ermittelt werden können auch eine automatisierte Repositionierung des Patienten erfolgt, bevor die Bestrahlung fortgesetzt wird.
Schließlich besteht auch die Möglichkeit, während der Behandlung laufend, beispielsweise für die am Patienten angeordneten Identifikationsmarken Verschiebungsvektoren zu ermitteln und hierdurch beispielsweise eine durch die Atmung des Patienten verursachte Bewegung eines Tumors im Brustbereich mittels einer dynamischen Nachführung der Patientenposition durch die Stellelemente 39 zu erzielen. Damit wäre eine Situation geschaffen, in der das Isozentrum der Bestrahlung stets im Tumor liegt und somit ein maximaler Behandlungserfolg bei gleichzeitig minimaler Schädigung gesunden Gewebes erzielt wird, selbst unter den erschwerten Bedingungen einer nicht-stationären Tumorlage.
Auch in dem dargestellten Anwendungsfall kann zusätzlich zur Anzeigeeinrichtung eine - nicht dargestellte - mobile Datenverarbeitungseinrichtung zusätzlich zur Datenverarbeitungseinrichtung 35 Verwendung finden. Die mobile Datenverarbeitungseinrichtung erhält dabei von der Daten Verarbeitungseinrichtung 35 die virtuelle Repräsentation zur Anzeige.
Durch die Speicherung einer Mehrzahl von Datensätzen von Soll-Positionen und/oder Lagen für die Behandlung eines Patienten, der beispielsweise mehrere Tumore aufweist, können mittels des erfindungsgemäßen Systems durch des„Abfahrens" von vorgegebenen Trajektorien ganze Behandlungsprotokolle für einen Patienten in einer einzigen Sitzung abgearbeitet werden, so dass z. B. in einem ersten Behandlungsschritt eine Bestrahlung eines ersten Karzinoms in einer ersten Lage des Patienten, bei einem ersten vorgegebenen Neigungswinkel der Gantry 60 mit einer ersten Dosis und für eine erste Dauer erfolgt, und hiernach eine Unterbrechung der Bestrahlung und automatische Repositionierung des Patienten in eine zweite Lage und ein Verdrehen der Position der Gantry 60 zu einem zweiten vorgegebenen Neigungswinkel, wonach eine weitere Behandlung eines zweiten Karzinoms mit einer zweiten Dosis und für eine zweite Dauer erfolgen kann. Weitere Behandlungen mit jeweils dazwischen liegenden automatischen„Repositionie- rungsfahrten" sind selbstverständlich ebenfalls möglich, wobei jede der Behandlungen auf der Grundlage eines vollständig individuellen Satzes von Behandlungsparametern erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend zunächst allgemein und nachfolgend in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform und Anwendungssituationen mit ihren einzelnen Merkmalen beschrieben. Sämtliche der beschriebenen Merkmale können dabei nahezu beliebig kombiniert werden, was lediglich durch die jeweilige Anwendungssituation und damit verbundene Ausführungsform möglicherweise beschränkt ist. Es wird allerdings ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jedwede Kombination von Merkmalen, wie sie vorstehend beschrieben sind möglich ist und im Rahmen der Beschreibung der Erfindung auch als zu ihr gehörig ausdrücklich als mitoffenbart anzusehen ist

Claims

Ansprüche
1. System zur Erfassung der Kennung und Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke (100), aufweisend: wenigstens eine erste optische Aufzeichnungsvorrichtung (40), welche so eingerichtet ist, dass mittels dieser ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung die räumliche Position und/oder Lage wenigstens einer Identifikationsmarke (100) die innerhalb des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (40) angeordnet ist erfasst werden kann; wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35), welche mit der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (40) zumindest indirekt verbunden ist und von dieser Informationen über die räumliche Position und/oder Lage der erfassten Identifikationsmarke (100) übermittelt erhält; gekennzeichnet durch wenigstens eine zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung (41), welche so eingerichtet ist, dass mittels dieser zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung eine plan-Projektion zumindest eines Teils des Messvolumens der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung ortsaufgelöst abgetastet werden kann; wobei die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) mit der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (41) zumindest indirekt verbunden ist und von dieser ortsaufgelöste Informationen über die abgetastete Projektion übermittelt erhält; der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung (35) Transformationsinformationen zur Verfügung stehen, welche die Definition einer region of interest (ROI) in den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion ermöglichen, und wobei die ROI auf das Vorhandensein und die Art von Kennungsinformationen hin untersucht werden, um hieraus die Kennung der erfassten Identifikationsmarke (100) zu ermitteln.
2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer mit der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung (35) verbundenen ersten Speichereinrichtung (36) eine Datenstruktur vorgesehen ist, die zumindest teilweise eine virtuelle Repräsentation des durch das Messvolumen der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (40) aufgespannten Raums beinhaltet, wobei die virtuelle Repräsentation Informationen über die Soll- Position und/oder -Lage (100SOLL) wenigstens einer Identifikationsmarke sowie wenigstens eine zugeordnete Kennung umfasst; und die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) einen Vergleich zwischen der Ist- Position und/oder -Lage (100IST) einer Identifikationsmarke und der Soll-Position und/oder Lage (100SOLL) einer Identifikationsmarke innerhalb der virtuellen Repräsentation vornimmt sowie einen Vergleich der ermittelten Kennung der erfassten Identifikationsmarke (100) und der innerhalb der Datenstruktur gespeicherten Kennung der entsprechenden Identifikationsmarke; und als Ergebnis der Vergleiche ein„Übereinstimmung" bzw.„keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal ausgibt.
3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste optische Aufzeichnungsvorrichtung (40) eine im infraroten Spektralbereich arbeitende stereoskopische Kamera ist und die wenigstens eine zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung (41) eine im sichtbaren Spektralbereich arbeitende CCD- oder CMOS-Kamera ist.
4. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsinformationen so eingerichtet sind, dass aufgrund der Anwendung der Transformationsinformationen auf die Informationen über die räumliche Position und/oder Lage einer Identifikationsmarke (100) eine Lokalisierung derselben Identifikationsmarke in der plan-Projektion erfolgt, wobei auf der Grundlage der Lokalisierung die Definition der ROI in den ortsaufgelösten Informationen über die abgetastete Projektion erfolgt.
5. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) mobil ist, insbesondere eine tragbare Datenverarbeitungseinrichtung ist und vorzugsweise ein tragbarer Computer (Laptop), ein Tablettcomputer, ein Smart-Device oder dergleichen.
6. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) aus einer Mehrzahl zusammenwirkender Datenverarbeitungseinrichtungen besteht, wobei eine Datenkommunikation zwischen den mehreren Datenverarbeitungseinrichtungen vorzugsweise mittels optischer, Funk oder elektrischer Datenverbindungen erfolgt.
7. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Position und/oder -Lage (100IST) der wenigstens einen erfassten Identifikationsmarke (100), die Soll-Position und/oder -Lage (100SOLL) der entsprechenden wenigstens einen Identifikationsmarke und/oder die virtuelle Repräsentation graphisch durch eine mit der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung (35) zumindest indirekt verbundenen Anzeigeeinrichtung (37) ausgegeben wird.
8. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Repräsentation Informationen über die erforderliche Genauigkeit der Positionsund/oder Lageübereinstimmung der wenigstens einen Identifikationsmarke (100) umfasst, und insbesondere in Verbindung mit der Soll-Position und/oder -Lage (100SOLL) wenigstens einer Identifikationsmarke mit jeweils vorgegebenen Kennung die Information über die erforderliche Genauigkeit der Positions- und/ oder Lageübereinstimmung zwischen Soll- und Ist-Position und/oder -Lage dieser Identifikationsmarke (100) angegeben ist.
9. System gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (35) als Ergebnis des Vergleichs der Soll- mit der Ist-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke (100) ein„Ubereinstimmung" bzw.„keine Ubereinstimmung" repräsentierendes Signal zur Weiterverarbeitung ausgibt, wenn die Ist-Position und/oder -Lage (100IST) der wenigstens einen Identifikationsmarke (100) im Rahmen der angegebenen erforderlichen Genauigkeit mit deren Soll-Position und/oder -Lage (100SOLL) in der entsprechenden Identifikationsmarke der virtuellen Repräsentation übereinstimmt.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (35) als Ergebnis des Vergleichs der Soll- mit der Ist-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke (100) ein „keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal zur Weiterverarbeitung ausgibt, ein Verschiebungsvektor innerhalb der virtuellen Repräsentation zwischen der Ist-Position und/oder -Lage und der Soll-Position und/oder -Lage der wenigstens einen Identifikationsmarke (100) gebildet und durch die Anzeigeeinrichtung (37) der Datenverarbeitungseinrichtung (35) angezeigt wird und/oder als Grundlage für die Ansteuerung wenigstens eines Stellelementes (39) dient, um die wenigstens eine Identifikationsmarke (100) in ihre Soll-Position und/oder -Lage zu führen.
11. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichsergebnis zumindest teilweise in Form einer farbcodierten visuellen Ausgabe, wie z. B. grünes Feld bzw. grüner Punkt oder rotes Feld bzw. roter Punkt, durch Ausgabe von Text-Ergebnismitteilungen (200), wie z. B.„OK" bzw.„FAIL", durch Sprachausgabe und/oder durch Freigabe oder Sperrung wenigstens einer Schaltsperre, vorzugsweise wenigstens einer Software-Schaltsperre, ausgegeben wird, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung (35) als Vergleichsergebnis ein„Übereinstimmung" bzw.„keine Übereinstimmung" repräsentierendes Signal ausgibt.
12. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) wenigstens eine externe und/oder integrierte Bildaufzeichnungseinrichtung (42) aufweist, wobei die Bildaufzeichnungseinrichtung (42) vorzugsweise eine Videokamera und besonders bevorzugt eine hochauflösende Videokamera umfasst.
13. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufzeichnungsvorrichtung (42) die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung (41) ist.
14. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein durch eine externe und/oder die integrierte Bildaufzeichnungseinrichtung (42) aufgezeichnetes Bild zusammen oder verbunden mit der virtuellen Repräsentation in der Speichereinrichtung (36) gespeichert ist, wobei vorzugsweise das Bild vor dessen Speicherung einer Bildbearbeitung unterzogen wurde, insbesondere einer Kontrasterhöhung, Segmentierung, Kantenerkennung, Subtraktion und dergleichen.
15. System gemäß Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass, eine Überlagerung der Bild- und/oder Textausgabe des Vergleichsergebnisses und/oder des gespeicherten Bildes mit dem von der Bildaufzeichnungseinrichtung aufgezeichneten Bild erfolgt und dieses Überlagerte Bild durch die Anzeigeeinrichtung (37) der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung (35) ausgegeben wird.
16. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsinformationen auf der Grundlage der Position und/oder Orientierung der zweiten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (41) relativ zum Messvolumen der ersten optischen Aufzeichnungsvorrichtung (40), insbesondere wenn die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung (41) in der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung (35) integriert ist kontinuierlich angepasst werden.
17. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsinformationen durch eine wenigstens einmalige Bestimmung der Position und/oder Lage und der Kennung wenigstens einer Identifikationsmarke (100) durch die erste optische Aufzeichnungsvorrichtung bzw. die zweite optische Aufzeichnungsvorrichtung und das In-Bezugsetzen der Positions- und/oder Lageinformation mit der Information über die Lokalisierung der Kennung innerhalb der plan-Projektion erzeugt und/oder kalibriert werden.
18. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Projektion von 3D-Informationen in eine Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt, und insbesondere eine Projektion von 3D-Informationen, wie z. B. räumliche Positions- und/oder Lageinformationen sowie Informationen der virtuellen Repräsentation nach dem Ray-Tracing- Verfahren in die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung unter Berücksichtigung des Blickpunktes des Betrachters der Anzeigeeinrichtung erfolgt.
19. Verwendung eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Kontrolle der Positionierung einer Mehrzahl von Identifikationsmarken relativ zueinander und/oder absolut innerhalb der virtuellen Repräsentation, wobei die Identifikationsmarken insbesondere an und/ oder in einem oder mehreren Gegenständen und/ oder Menschen angeordnet sind.
20. Verwendung gemäß Anspruch 19 zur Widerherstellung der Anordnung von Identifikationsmarken nach einem Verlust der relativen Positionierung zueinander und/ oder der absoluten Positionierung bezüglich der virtuellen Repräsentation, insbesondere zur Repositio- nierung eines Menschen und/oder von Gegenständen bezüglich eines Menschen.
21. Identifikationsmarke (100), aufweisend: ein flexibles Substrat, und wenigstens ein auf dem Substrat angeordnetes optisches, retroreflektorisches Element (HO), gekennzeichnet durch wenigstens ein auf dem Substrat angeordnetes weiteres optisches, signalmodulierendes Element (120).
22. Identifikationsmarke (100) gemäß Anspruch 21, wobei das Substrat auf der dem retro reflektorischen Element (110) und dem signalmodulierenden Element (120) gegenüber liegenden Seite mit einem Adhäsivklebstoff beschichtet ist.
23. Identifikationsmarke (100) gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei das signalmodulierende Element (120) ein auftreffendes optisches Signal moduliert und/oder beugt.
24. Identifikationsmarke (100) gemäß Anspruch 21 oder 23, wobei das signalmodulierende Element (120) ein moduliertes optisches Signal aussendet.
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